Quiz probabilités

D’après la formule des probabilités totales, \(P(X=x\text{ et }Y=y)=\sum_{z\in Z(\Omega)}P\bigl(X=x\text{ et }(Y,Z)=(y,z)\bigr)P(Z=z)\).

Par indépendance on en déduit \(P(X=x\text{ et }Y=y)=\sum_{z\in Z(\Omega)}P(X=x)P(Y=y\text{ et }Z=z)P(Z=z)\) soit \(P(X=x\text{ et }Y=y)=P(X=x)P(Y=y)\). Les variables \(X\) et \(Y\) sont indépendantes.

La formule exacte est : \(V(X)=G_X »(1)+G_X'(1)-G_X'(1)^2\).

On a \(G_X(1)=1\) et \(G’_X(1)=E(X)\).

C’est vrai, mais uniquement si celle-ci est presque sûrement constante. En effet, si \(X\) est indépendante d’elle-même, alors pour tout \(x\in X(\Omega)\), \(P(X=x\text{ et }X=x)=P(X=x)^2\) donc \(P(X=x)=P(X=x)^2\) soit \(P(X=x)\in\{0,1\}\). Puisque \(\sum_{x\in X(\Omega)}P(X=x)=1\), il existe au moins un \(x\in X(\Omega)\) tel que \(P(X=x)\ne0\) soit \(P(X=x)=1\), ce qui signifie que \(X\) est presque sûrement égal à la constante \(x\).

C’est le contraire : l’inégalité de Bienaymé-Tchebychev mesure la dispersion de la variable autour de l’espérance et s’exprime par l’inégalité \(P(|X-E(X)|\geq \epsilon)\leq \frac{V(X)}{\epsilon^2}\)

Le lancer de deux dés équilibrés ne donne pas une loi uniforme sur \(\{2,3,\ldots,12\}\) !

Pour appliquer cette formule il faut que ces variables aléatoires soient supposées indépendantes.

C’est la formule des probabilités totales, qui s’écrit aussi \(\displaystyle P(B)=\sum_nP(B\mid A_n)P(A_n)\).

Pour les mêmes raisons, on peut avoir \(P(A)=1\) sans que \(A\) soit égal à \(\Omega\) (notion d’événement quasi-certain).

En revanche on a \(P(B\mid A)+P(\overline B\mid A)=1\).

C’est une tribu dans tous les cas, mais lorsque \(\Omega\) n’est pas dénombrable celle-ci ne présente guère d’intérêt (il n’est pas possible de définir une probabilité non triviale sur cette tribu).

Elle est appelée la tribu grossière.

C’est un exercice classique traité en classe.

Ceci peut être mis en défaut lorsque les variables \(X,Y,Z\) sont deux-à-deux indépendantes sans être indépendantes.

On a \(P(A)P(\overline A)=P(A\cap \overline A)=P(\emptyset)=0\) donc \(P(A)=0\) ou \(P(\overline A)=0\).

La condition est nécessaire mais pas suffisante. Deux variables aléatoires peuvent être non corrélées (c’est-à-dire \(\text{cor}(X,Y)=0\)), auquel cas \(V(X+Y)=V(X)+V(Y)\), sans pour autant être indépendantes.

En revanche la réciproque est fausse.

Si \(A\) et \(B\) sont indépendants et incompatibles alors \(0=P(A\cap B)=P(A)P(B)\) donc \(P(A)=0\) ou \(P(B)=0\).

D’après la formule de Koenig-Huyghens, \(E(X^2)-E(X)^2=V(X)=E((X-E(X))^2)\geq 0\) par positivité de l’espérance.

Si \(X\) suit une loi uniforme sur \(\{-1,1\}\) alors \(E(X)=0\) et \(E(\text{e}^X)=\text{ch}(1)\).

\(P(n-X=k)=P(X=n-k)=\binom n{n-k}p^{n-k}(1-p)^k=\binom nk(1-p)^kp^{n-k}\) donc \(n-X\) suit une loi binomiale \(\mathcal B(n,1-p)\).

La série \(\displaystyle\sum P(\{n\})\) converge (sa somme vaut 1) donc son terme général tend vers 0.

Il faut que ces deux variables soient supposées indépendantes.

Si \(A\) et \(B\) sont disjoints, \(P(A\cap B)=0\) donc ils ne sont indépendants que si \(P(A)=0\) ou \(P(B)=0\).

Cette inégalité est fausse en général, de même que l’inégalité dans le sens opposé d’ailleurs.